1 . Le Champ magnétique a ) Les aimants Les aimants sont des
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Le champ magnétique L'induction 1 . Le Champ magnétique a ) Les aimants Les aimants sont des matériaux qui ont la proprié té d'attirer le fer , l'acier , le nickel . Il existe des roches aimantées (aimants naturel) et des aimants artificiels ( fermeture de placard , aimant de haut-parleur ,boussole) . Pour un aimant droit les propriétés ne se manifestent qu'aux 2 pôles : pôle Nord et pôle Sud . Un aimant se caractérise par son champ magnétique . Une boussole placée à proximité d'un aimant est déviée . Elle est donc soumise à une force . On appelle champ magnétique toute région de l'espace où une aiguille aimantée est soumise à des forces magnétiques . Le champ magnétique d'un aimant est invisible mais on peut le déceler en saupoudrant une feuille de papier posée sur l'aimant avec de la limaille de fer . On obtient la figure 1 pour un aimant droit . On voit bien les lignes de limaille partant des 2 pôles : ce sont les lignes de force du champ magnétique . LOIS : figure 2 ci-contre 1 . Deux pôles d'aimants de même nom se repous sent . 2 . Deux pôles d'aimants de noms différents s'atti rent . Le fer se laisse facilement aimanter sous l'action d'un champ magnétique . Il se désaimante facile ment s'il est pur ( fer doux ) L'acier , par contre , garde longtemps l'aimantation . On peut par exemple aimanter une aiguille à coudre en la frottant avec un aimant . On obtient une boussole On peut la faire flotter en la posant sur un bouchon : elle s'oriente Nord Sud , son pôle Nord étant celui qui se dirige vers le pôle Nord de la terre. La terre se comporte comme un gros aimant : il existe un champ magnétique terrestre . Figure 1 Répulsion Attraction Figure 2 b ) Champ magnétique créé par un courant Expérience d'Oersted (Hans Christian Oersted - physicien danois - 1777 - 1851) Quand un courant circule dans un fil il se crée un champ magnétique autour du fil (fig 3) . L'aiguille de la boussole dévie vers la gauche du bonhomme d'Ampère traversé par le cou- rant des pieds à la tête et regardant la boussole . Figure 3 La limaille de fer dessine les lignes de force du champ magnétique . C'est le spectre du champ magnétique . Figure 4 Champ créé par une bobine longue Si l'on bobine le fil conducteur on concentre le champ magnétique . Celui-ci est d'autant plus grand que l'intensité et le nombre de spires sont grands .Le spectre magnétique d'une bobine ressemble à celui d'un aimant droit . La bobine se comporte comme un aimant droit : voir figures ci-contre . Une bobine a 2 faces : une face Nord et une face Sud . La face Sud est celle devant laquelle il faut se placer pour "voir" le courant circuler dans le sens des aiguilles d'une montre : figure cidessous . Figure 5 Figure 7 Figure 6 2 . L'induction a ) Expérience fig 8 On utilise une bobine creuse comportant un assez grand nombre de spires reliée à un galvanomètre à zéro central et un aimant droit . - Approchons rapidement le pôle Nord de l'aimant de la bobine : le galva indique le passage d'un courant; voir les flèches en trait plein . - Eloignons le pôle Nord : nouveau courant mais en sens contraire , voir flèches en pointillés . - Approchons le pôle Sud : courant de même sens qu'en éloignant le pôle Nord - Eloignons le pôle Sud : courant de même sens qu'en approchant le pôle Nord Le fait de déplacer l'aimant crée un courant . C'est le courant induit . L'aimant est le système inducteur .Le phénomène est l'induction Il a été découvert vers 1830 par le physicien anglais Faraday . Figure 8 Cause du courant induit En déplaçant l'aimant on coupe les spires de la bobine par un plus ou moins grand nombre de lignes de force : on dit que le flux de l'aimant varie .La durée du courant induit est celle de la variation du flux . Le sens du courant induit est lié au signe de la variation du flux . b ) Sens du courant induit fig 9 -Approchons de A un pôle Nord d'aimant : le courant induit a un sens tel que la bobine présente en A une face Nord ( vérifier avec la figure 7 ) .Cette face N tend à repousser l'aimant qui s'approche . - Eloignons de A le pôle N de l'aimant . La bobine présente alors une face Sud qui tend à retenir le pôle Nord qui s'éloigne . Dans les 2 cas le courant induit contrarie le mouvement de l'opéateur. C'est le physicien russe Lenz qui a énoncé la loi suivante : Loi de Lenz Michael Faraday ( 1791 - 1867 ) Frédéric Lenz ( 1804 - 1865 ) Figure 9 Le sens du courant induit est tel que , par ses effets , il s'oppose à la cause qui lui a donné naissance
